Reversibel ausfällbare, wasserlösliche Polymerkonjugate, ihre

Europäisches Patentamt
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European Patent Office
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277
473
A2
Office european des brevets
EUROPAISCHE
© Anmeldenummer: 88100006.1
06.1
0
PATENTANMELDUNG
© int. ci.4: C08F 8/00 , C12N 1 1 / 0 8
© Anmeldetag: 04.01.88
© Prioritat: 08.01.87 DE 3700308
@ Veroffentlichungstag der Anmeldung:
10.08.88 Patentblatt 88/32
® Benannte Vertragsstaaten:
AT BE CH DE FR GB IT LI NL SE
© Anmelder: HOECHST AKTIENGESELLSCHAFT
Postfach 80 03 20
D-6230 Frankfurt am Main 80(OE)
@ Erfinder: Vorlop, Klaus-Dieter, Dr.
Hochstrasse 7
D-3300 Braunschweig(DE)
Erfinder: Steinke, Kerstjn
Frankfurter Strasse 268
D-3300 Braunschweig(DE)
Erfinder: Wullbrandt, Dieter, Dr.
Bienerstrasse 29
D-6238 Hofheim am Taunus(DE)
Erfinder: Schiingmann, Marten, Prof. Dr.
Schneldhainer Strasse 32a
D-6240 Kdnigstein/Taunus(DE)
© Reversibel ausfällbare, wasserlösliche Polymerkonjugate, ihre Herstellung und Verwendung in der
homogenen Katalyse.
© Die Erfindung betrifft aus wäßriger Lösung reversibel ausfällbare Polymerkonjugate, bestehend aus einem im
wäßrigen Medium löslichen Trägerpolymeren und einer daran chemisch gebundenen, katalytisch wirksamen
Verbindung, Gleichermaßen betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung solcher Polymerkonjugate und
die Verwendung derselben in der homogenen Katalyse, insbesondere der Biokatalyse.
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Xerox Copy Centra
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Reversibel ausfällbare, wasserlösliche Polymerkonjugate, ihre Hersteilung und Verwendung in aer
homogenen Katalyse
Die Erfindung betrifft aus wäßriger Lösung reversibel ausfällbare Polymerkonjugate, bestehend aus
einem im wäßrigen Medium löslichen Trägerpolymeren und einer daran chemisch gebundenen, katalytisch
wirksamen Verbindung. Gleichermaßen betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung solcher Polymerkonjugate und die Verwendung derselben in der homogenen Katalyse, insbesondere der Biokatalyse.
Trägergebundene Katalysatoren, insbesondere trägergebundene (immobilisierte) Enzyme haben eine
Vielzahl von Anwendungen, z.B. in der medizinischen Analytik, bei der Herstellung von Produkten aus
Pharmazie (Antibiotika) und Pflanzenschutz, bei der Herstellung von Nahrungsmitteln sowie bei der
Gewinnung optisch aktiver Substanzen (Racematspaltung bei Aminosäuren).
Ein wirtschaftlicher Einsatz solcher Katalysatoren ist jedoch vorteilhaft, wenn der meist recht teure
Katalysator zurückgewonnen, d.h. mehrfach eingesetzt werden kann. Als Lösung bietet sich die Fixierung
(Immobilisierung) solcher katalystisch wirksamen Verbindungen an. In dieser Form sind sie unter Wahrung
ihrer katalytischen Eigenschaften leicht handhabbar. Folgende Immobilisierungsmethoden sind beschrieben:
1. Immobilisierung von katalytisch wirksamen Verbindungen an oder in Feststoffpartikeln (heterogene
Katalyse) durch:
- Einschluß in eine (polymere) Matrix
- Adsorption
- Kovalente Bindung
- Mikroverkapselung
2. Immobilisierung von katalytisch wirksamen Verbindungen durch kovalente Bindung an wasserlösliche
Polymere (homogene Katalyse).
Die fixierten Katalysatoren sind häufig gegenüber der freien Form stabilisiert.
Die Einsatz wasserlöslicher Trägerpolymere wie Polyethylenglykole zur Immobilisierung von katalytisch
aktiven Verbindungen findet Anwendung zur Stabilisierung und Molekulargewichtsvergrößerung von Enzymen und Cofaktoren in Membranreaktoren.
Bei Reaktionen von hochmolekularen wasserunlöslichen Substraten bzw. in Reaktionen mit unlöslichen .
Produkten, ist der Einsatz heterogener Katalysatoren bzw. Membranreaktoren nicht geeignet. Die Entwicklung eines wasserlöslichen, immobilisierungsfähigen Polymers, das durch Ausfällung zurückzugewinnen ist,
würde sowohl die Verarbeitung hochmolekularer Substanzen als auch Reaktionen mit wasserunlöslichen
Produkten möglich machen.
Es ist eine Vielzahl von Methoden zur Immobilisierung von katalytisch wirksamen Verbindungen,
insbesondere Enzymen, bekannt. Eine ausführliche Übersicht wird beispielsweise in Methods in Enzymology, Vol. XLIV, "Immobilized Enzymes", (Academic Press, 1976) und in J. Chibata: Immobiiized Enzymes
(Kodansha Ltd., John Wiley & Sons, 1978) gegeben. Ein häufig beschriebener Weg ist die adsorptive, ionische oder kovalente Bindung von Enzymen an Träger.
In der DE-AS 2 237 316 werden als Trägersubstanzen quellbare, vernetzte Perlpolymerisate beschrieben, die durch Copolymerisation von reaktiven Gruppen enthaltenden Monomeren, vernetzenden
Monomeren und hydrophilen Monomeren ethaiten werden. Als reaktive Gruppe werden dabei die
Halogenalkyl-, die Epoxid-, die Carbonsäurechlorid-, Carbonsäureanhydrid-, Carbonsäureazid-, Carbonsäurephenylester-und Hydroxamsäure-Gruppe offenbart.
In der DE-OS 27 22 751 wird die Herstellung von Perlpolymerisaten als Trägerpolymer aus Acryl/Methacrylamid und/oder Methylen-bis-acryl-/methacrylamid beschrieben. Gegebenenfalls enthalten diese
Polymeren noch weitere, radikalisch polymerisierbare Comonomere mit einer Oxiran-, Carbonsäureanhydrid-, Carbonsäurechlorid-, Carbonsäureazid-, Carbonsäurephenylester-oder HydroxamsäureGruppe.
Alle diese literaturbekannten Trägerpolymeren haben jedoch den Nachteil, daß sie nicht wasserlöslich
sind. Zwar lassen sich Enzyme oder andere katalytisch aktive Substanzen chemisch an diese Polymere
binden, jedoch wird deren Aktivität bei weitem nicht ausgenutzt, da die aktive Oberfläche im Vergleich zu
einem gelösten Polymer mit chemisch gebundenen katalytisch wirksamen Verbindungen noch relativ gering
ist.
Es wurden nun wasserlösliche Polymerkonjugate gefunden, die aufgrund von Temperaturerhöhung
und/oder Salzzugabe ausflocken und somit von einer Reaktionslösung durch einfache physikalische
Scheidemethoden abgetrennt werden können. Dabei läßt sich der Fällungspunkt dieser Polymerkonjugate in
einem weiten Temperaturbereich (ca. 10 bis 80°C) einstellen und auf die jeweilige Arbeitstemperatur des
chemisch gebundenen, katalytisch aktiven Bausteins abstimmen. Die Einstellung des Fällungspunktes
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erfolgt durch Variation der Monomerzusammensetzung. Die Flockungstemperatur wählt man vorteilhaft so,
daß sie nur wenig oberhalb der günstigsten Arbeitstemperatur des gebundenen katalytisch wirksamen
Bausteins liegt.
Die Erfindung betrifft somit:
Ein
wasserlösliches Polymerkonjugat, bestehend aus einem Trägerpolymeren und einer chemisch daran
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gebundenen katalytisch aktiven Verbindung, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das Polymerkonjugat aus
einem wasserlöslichen, aus wäßriger Lösung durch Temperaturerhöhung - bevorzugt im Bereich von 10 80°C - und/oder Salzzugabe reversibel ausfällbaren Trägerpolymeren und einer katalytisch aktiven Verbindung besteht.
Unter katalytisch aktiven Verbindungen werden in den vorstehenden und folgenden Ausführungen
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Enzyme, Coenzyme, Antigene, Antikörper, Metalle oder Metallkomplexe (Chiralika), Aminosäuren und
Affinitätsmaterialien verstanden; insbesondere Enzyme.
Bevorzugt sind solche wasserlöslichen und reversibel ausfällbaren Polymerkonjugate, in denen das
Trägerpoiymer wasserlöslich ist und wiederkehrende Monomereinheiten enthält, die hydrophil und/oder
75 hydrophob sind.
Besonders bevorzugt sind solche wasserlöslichen und reversibel ausfällbaren Polymerkonjugate, in
denen das Trägerpolymer wasserlöslich ist und außer den wiederkehrenden hydrophilen und/oder hydrophoben Monomereinheiten noch wiederkehrende Monomereinheiten enthält, die eine reaktive Seitenkette
aufweisen, an die die katalytisch wirksame Verbindung chemisch gebunden ist.
Ganz besonders bevorzugt sind solche wasserlöslichen und reversibel ausfällbaren Polymerkonjugate,
20
in denen das wasserlösliche Trägerpolymer aus wiederkehrenden Monomereinheiten der Formel i
R1
25
H2C=
= 0
30
35
40
(I)
R^
R
in denen R1 und R3 gleich oder verschieden sind und Wasserstoff oder geradkettiges oder verzweigtes Cr
CrAlkyl und R2 geradkettiges oder verzweigtes d-C3-Alkyl bedeutet, und mindestens einer weiteren
wiederkehrenden Monomereinheit ausgewählt aus den Verbindungen der Formel II, III und IV
H2C
= C
H2C
C = 0
I
X
= C
(II)
R
C = 0
I
Y
V
(III)
45
H5C=C
£
\
1
c
tr
(IV)
wobei
R1 wie zu Formel I angegeben definiert ist
R* eine hydrophobe Gruppe ist und geradkettiges d-Ce-Alkyl, welches im Falle der C3-Cs-Alkylreste auch
verzweigt oder cyclisch sein kann
R5 eine aktivierte Gruppe ist und 3,4-Epoxicyclohexyl oder ein Substituent der Formel V,
50
(V)
55
wobei
A Sauerstoff, Schwefel oder eine NH-Gruppe und
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s
•o
rs
io
25
30
35
40
45
so
55
R6 ein -(CH2)n-Z-Rest,
worin
n eine Zahl von 1 bis 6 und
Z Amin, Hydroxyd, Carboxyl, Carbonyl oder 1,2-Epoxyethan
bedeutet,
ist,
X eine hydrophile Gruppe ist und eine OH-, NHroder SH-Gruppe und
Y Sauerstoff oder Schwefel
bedeutet, besteht.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Polymerkonjugate,
das dadurch gekennzeichnet ist, daß ein wasserlösliches, aus wäßriger Lösung durch Temperaturerhöhung
und/oder Saizzugabe reversibel ausfällbares Trägerpolymer mit einer katalytisch aktiven Verbindung umgesetzt wird, gegebenenfalls nach vorangegangener chemischer Modifizierung der an dem Trägerpolymer
vorhandenen Seitenketten.
Schließlich betrifft die Erfindung die Verwendung der erfindungsgemäßen Polymerkonjugate in der
homogenen Katalyse, insbesondere in der homogenen Biokatalyse.
Im folgenden wird die Erfindung näher beschrieben.
Das Trägerpolymere muß folgende Voraussetzungen erfüllen:
a) Vollständig in 1-20°C warmem Wasser löslich
b) ausfäilbar durch Temperaturerhöhung, bevorzugt im Temperaturbereich von 10-80°C und/oder
Salzzugabe
c) vollständig wiederauflösbar wenn die Temperatur bzw. die Salzkonzentration gesenkt wird
(reversibel ausfällbar)
d) auch in Gegenwart anderer löslicher Polymere oder Feststoffen vollständig und einfach abtrennbar.
Trägerpolymere die diese Voraussetzungen von vornherein erfüllen, sind z.B. Poly-N-Alkylacrylamide,
Poly-N-Alkyl-Alkylacrylamide oder Copolymerisate aus den entsprechenden Monomereinheiten oder AlkylCellulosen, worin die genannten Alkylreste 1 - 4 C-Atomen aufweisen und verzweigt oder unverzweigt und
gesättigt sind. Solche Trägerpolymere werden - wenn auch für einen anderen Verwendungszweck - z.B. beschrieben in JP-PS 60-170-607, JP-PS 60-170-608, JP-PS 60-170-609 oder Handbook of water soluble
gums and resins, R.L. Davidson, Mc Graw-Hill, Book-Company 1980.
Durch Copolymerisation mit geeigneten Comonomeren lassen sich aber auch generell wasserlösliche
Polymere, die durch Polymerisation von Monomeren hergestellt werden und die entweder überhaupt nicht
reversibel ausfällbar sind oder deren Fällungspunkt über 80 °C liegt, wie z.B. Polyvinylether, Polyvinylacetäte oder Polyvinylalkohole (weitere wasserlösliche Polymere sind z.B. in Encyclopedia of Polymer Science
and Technology, Interscience Publishers New York, Vol 12, S. 618-626, 1971 angegeben) in einem solchen
Maße "ausfällbar" machen daß sie im Temperaturbereich von ca. 10-80°C reversibel ausfällbar werden und
die obengenannten Voraussetzungen erfüllen.
Generell läßt sich also der Fällungspunkt jedes wasserlöslichen, reversibel ausfällbaren und durch
Polymerisation herstellbaren Polymers durch Copolymerisation mit geeigneten Comonomeren in weiten
Grenzen einstellen.
Geeignete Comonomere sind solche mit hydrophilen bzw. hydrophoben Seitenketten. Der Einbau von
hydrophilen Comonomeren verschiebt den Fällungspunkt zu höheren, der von hydrophoben zu tieferen
Temperaturen. Geeignete Comonomere dieser Art sind radikalisch polymerisierbare Monomere, die in einer
Seitenkette mindestens einen der folgenden Substituenten aufweisen wie
Hydrophile Substituenten: OH, NH2, -SH,
Hydrophobe Substituenten:
Alkyl, Alkyloxy, Alkylthio oder Alkyiamino oder Alkyloxycarbonylalkyl oder Alkylcarbonyloxyalkyl oder
Phenyl oder alkyl-, alkyloxy-, alkylthio-oder alkylamino-substituiertes Phenyl, wobei die obengenannten
Alkylreste 1-18 C-Atome aufweisen und wobei die Alkyireste verzweigt, unverzweigt oder cyclisch sein
können und bevorzugt gesättigt sind.
Gegebenenfalls können diese Substituenten über "Spacer-groups" an den polymerisierbaren Teil der
Monomer-Einheit gebunden sein. Die "Spacer-group" besteht vorzugsweise aus einem verzweigten oder
unverzweigten, gesättigten d-Ca-Alkylen-, -Alkylenoxy-, -Alkylencarbonyl-oder -Alkylenthiocarbonyl-Rest.
Um die katalytisch aktive Verbindung leichter an das Trägerpolymere binden zu können, enthält das
Polymer gegebenenfalls noch weitere, mit reaktiven Gruppen substituierte, Monomereinheiten
(funktionalisiertes Trägerpolymer). Beispielhaft für solche reaktiven Gruppen seien hier genannt:
Ethyl-oder Cyclohexyloxirane, NHr, OH-, COOH-oder CHO-Gruppen. Auch diese reaktiven Substituenten
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so
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können gegebenenfalls über die oben beschriebene "Spacer-Group" an den radikalisch polymerisierbaren
Teil des Monomers gebunden sein.
Von den Trägerpolymeren sind solche bevorzugt, die aus wiederkehrenden Monomereinheiten gemäß
Formel I und mindestens einer weiteren wiederkehrenden Monomereinheit, ausgewählt aus den Verbindungen der Formel II, III und IV besteht.
Besonders bevorzugt sind die Polymere, in denen
R1 Wasserstoff, Methyl oder Ethyl,
R2 Ethyl, n-oder i-Propyl,
R3 Wasserstoff, Methyl oder Ethyl
R4 geradkettiges oder verzweigtes d-CrAlkyl,
R5 3,4-Epoxycyclohexan oder ein Substituent der Formel V, wobei
R6 ein -(CH2)„-Z-Rest mit n = 1 bis 3 und
Z Carbonyl oder 1,2-Epoxyethan bedeutet und
A Sauerstoff oder eine NH-Gruppe ist,
X eine OH-oder NHrGruppe und
Y Sauerstoff
bedeuten.
Ganz besonders bevorzugt besteht das Trägerpolymer aus:
N-Isopropylacrylamid oder N-Isopropylmethacrylamid (gemäß Formel I)
und einer Verbindung, ausgewählt aus Methacrylamid, Acrylsäuremethylester
und Glycidylmethacrylat oder Glycidylacrylat (gemäß den Formeln II, III und IV).
Zweckmäßigerweise enthält das Trägerpolymer nur eine der hydrophilen bzw. hydrophoben
Comonomer-Komponenten. Es ist jedoch auch durchaus möglich, Gemische dieser Komponenten einzusetzen.
Die bevorzugt eingesetzten Trägerpolymere enthalten 0,2 -80 Gew.-%, bezogen auf den Gewichtsanteil
des Polymers gemäß Formel I, der Comonomerbausteine ausgewählt aus den Verbindungen der Formel II,
III und IV, wobei auch Kombinationen aller drei Substanzen zugelassen sind. Bevorzugt enthalten sie 0,2 40 Gew.-%, besonders bevorzugt 5 - 40 Gew.-% dieser Comonomeren. Werden Kombinationen aus den
Verbindungen gemäß Formel II, III und IV eingesetzt, so beziehen sich die angegebenen Werte auf deren
Gesamtgewicht.
Sofern Comonomerbausteine gemäß Formei IV alleine oder im Gemisch mit anderen in dem
Trägerpolymer vorhanden sind, beträgt ihr Gewichtsanteil an dem Gewicht des Restpolymers bevorzugt
0,2-15 %. Besonders bevorzugt ist ein Gewichtsanteil von 0,2-3 %.
Zwischen der Ausfälltemperatur und dem Gehalt an hydrophilem bzw. hydrophobem Comonomer
besteht ein linearer Zusammenhang. Aus Figur 1, die den prozentualen Gehält (bezogen auf das fertige
Polymer) an Copolymer zeigt, geht diese Relation, die hier beispielhaft für Poly-N-i-propylacrylamid PIPAM
mit variierenden Anteilen an Acrylsäuremethylester AME und Methacrylamid MAA dargestellt ist, eindeutig
hervor.
Auf diese Weise ist es möglich, Trägerpolymere je nach Anwendung mit einer definierten
Fällungstemperatur herzustellen.
Die für die Polymerisation benötigten Monomere können, sofern sie nicht käuflich sind, auf einfache
Weise hergestellt werden. Beispielsweise erhält man die N-alkylsubstituierten Acryl-ZMethacrylamide
(gemäß Formel I oder II) durch Umsetzung von Acryl-/Methacrylsäurehalogenid, bevorzugt Acryl/Methacrylsäurechlorid, mit den gewünschten Alkyl-oder Dialkylaminen.
Die monomeren Acrylate gemäß Formel III und IV werden z.B. durch Umsetzung von Acryl/Methacrylsäurehalogeniden, bevorzugt - Chloriden, mit den entsprechenden Alkoholen oder Mercaptanen
hergestellt.
Die Monomeren gemäß Formel V können beispielsweise durch Umsetzung von Acryl/Methacrylsäurehalogeniden, bevorzugt -Chloriden mit Alkoholen, Mercaptanen oder primären Aminen,
wobei der Substituent Z gegebenenfalls vor dieser Umsetzung mit einer geeigneten Schutzgruppe z.B.
Ester, Acetal, Ether oder Tosylat geschützt wird, hergestellt werden.
Die entsprechenden höheren Alkylacrylamide erhält man beispielsweise aus den 2-Ethyl-bzw. 2-Propyl/i-Propylacroleinen durch Oxidation z.B. mit Chromsäure zu den entsprechenden Acrylsäuren (s. Organikum, Organisch Chemisches Grundpraktikum 15. überarbeitete Auflage, S. 447, VEB Deutscher Verlag der
Wissenschaften, Berlin 1976), die anschließend zu den Carbonsäurehalogeniden umgesetzt werden, welche
dann wie oben beschrieben mit Alkoholen oder Aminen zu den gewünschten AlkylacrylamidenAsäuren
reagieren.
Die Trägerpolymere werden - wenn sie nicht wie die Alkylcellulosen direkt einsetzbar sind - durch
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-adikalische Polymerisation der Monomereinheiten in einem Losungsmittel, vorzugsweise Wasser, erhalten.
Die Polymerisation wird in an sich bekannter Weise, z.B. durch UV-Licht, energiereiche Strahlung, in
der Regel aber durch einen im Monomergemisch löslichen, Radikale liefernden Initiator ausgelöst. Geeignete Initiatoren sind z.B. lösliche Peroxodisulfate, Benzoylperoxid, tert-Butylhydroperoxyd, Cumolperoxyd,
Methyläthylketonperoxyd, Lauroylperoxyd, tert.-Butylperbenzoat, tert.-Butyldiperphthalat, Azodiisobutyronitril, 2,2'-Azobis-(2,4-dimethylvaleronitril), 2-Phenyl-azo-2,4-dimethyl-4-methoxy-valeronitril, 2-Cyano-2-propylaxoformamid, Axodiisobutylamid, Dimethyl-, Diäthyi-, oder Dibutyl-azobis-methylvalerat. Bevorzugt wird ein
Ammonium-peroxodisulfat/Natriumthiosulfit-Gemisch eingesetzt. Bezogen auf die Monomermenge werden
3twa 0,01 bis 2 Gew.-%, vorzugsweise 0,1 bis 1 Gew.-% Initiator angewandt.
Die Reaktion wird zweckmäßig unter Sauerstoffausschluß in einer Inertgasatmosphäre, wie Stickstoff
oder Argon, durchgeführt. Die Reaktionszeiten betragen 10 Minuten bis 10 Stunden, bevorzugt 30 Minuten
bis 5 Stunden. Die Polymerisation kann beispielsweise durch Einblasen von Luft oder Sauerstoff zu jedem
beliebigen Zeitpunkt abgebrochen werden. Bevorzugt wird die Reaktion dann abgebrochen, wenn keine
Viskositätszunahme mehr festzustellen ist. Die Reaktionstemperatur liegt zwischen 0 und 40 °C, bevorzugt
zwischen 0 und 20°C.
Zur Herstellung der bevorzugt eingesetzten Trägerpolymeren werden - bezogen auf die vorgelegte
Menge an Monomersubstanz gemäß Formel 1-0,2-80 Gew.-%, bevorzugt 0,2 - 60 Gew.-% mindestens eines
Monomers, ausgewählt aus den Verbindungen der Formel II, III und IV, hinzugegeben. Die hinzugegebene
Menge an Comonomer kann auch aus beliebigen Gemischen der Monomere gemäß Formel II, III und IV
bestehen; für eine möglichst exakte Einstellung der Fällungstemperatur ist es jedoch vorteilhafter, nur eine
Comonomerkomponente gemäß Formel II oder III einzusetzen.
Soll das Trägerpolymer Monomereinheiten gemäß Formel IV enthalten, so wird dieses Monomer zu 0,220 Gew.-%, bevorzugt 0,2-10 Gew.-%, bezogen auf die Menge der restlichen, vorgelegten Monomeren,
hinzugegeben.
Die Gesamtkonzentration aller Monomeren in dem Lösungsmittel beträgt 1 - 30 Gew.-%, bevorzugt 5 15 Gew.-%.
Die endgültige prozentuale Zusammensetzung des Polymerisats läßt sich erst durch quantitative
Elementaranaiyse bestimmen. Eine exakte Korrelation zwischen eingesetzten Monomeren und Gehalt dieser
Monomer-Einheiten im Polymerisat ist nur schwer herzustellen, da die Endzusammensetzung von vielen
Parametern, wie Reaktionstemperatur, - zeit und -ausbeute abhängt. Aus diesem Grund sind in der Figur 1
die prozentualen Anteile der Monomer-Einheiten im Trägerpoiymeren und nicht die Zusammensetzung der
Monomeren vor der Reaktion, aufgetragen.
Die oben beschriebenen Trägerpolymere werden nun mit katalytisch wirksamen Substanzen zu den
erfindungsgemäßen Polymerkonjugaten in an sich bekannter Weise umgesetzt. Unter katalytisch wirksamen
Verbindungen werden solche Substanzen verstanden, die in der Lage sind, einen mit ihnen in Kontakt
gebrachten Reaktionspartner chemisch zu verändern, ohne selbst dabei eine permanente, strukturelle oder
chemische Veränderung zu erfahren. Sie gehen aus der Reaktion also selbst unverändert hervor. Als
Beispiele für solche katalytisch aktiven Bausteine seien genannt:
a) Metalle oder Metallkomplexe (Chiralika) z.B. für enantioselektive Hydrierung, Polymerisation oder
Hydroformylierung, Hydrosilylierung (homogene Übergangs-und Edelmetall-Katalyse) beispielsweise seien
hier genannt:
Phosphankomplexe von [RhCI(PPh3)3] vgl. DE-PS 92 031
[Co2(CO)8] vgl. US 3 998 864
[Na2PdCU] vgl. DE-PS 2 330 308
[RhjCM&HM vgl. DD-PS 133 199
Ph= Phenyl
für die Herstellung reiner optischer Antipoden, insbesondere Aminosäuren beispielsweise seien hier
genannt:
Phosphatkompiexe von: [Rh2CI2(C2H^4] DE-PS 27 18 533
[Rh2CI2(Cod)2] DE-PS 28 24 861
[Rh(Norbarn)2]CI04 JP-PS 59 93 090
Cod= Cyclooctadien, Norban= Norbornadien
Bei den genannten Metallkomplexen sind die Übergangsmetalle meist ihrerseits an organische Reste
mit endständigen -PPhrGruppen koordinativ gebunden. Diese organischen Reste können auf die gleiche
Weise an die aktive Seitenkette der oben beschriebenen Trägerpolymere gebunden werden, wie dies in
einer Vielzahl der oben angegebenen Literaturstellen für Harze oder sonstige wasserunlösliche
Trägerpolymere beschrieben ist.
b) Affinitätsmaterialien z.B. zur Isolierung von gegebenenfalls hochmolekularen Enzymen unter Affi6
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nitätsmaterialien werden Substrate oder Substratanaloga verstanden, die kovalent an einen Polymerträger
gebunden werden können und mit ihrer "freien" Seite an ein artspezifisches Enzym ankoppeln, das nach
Abtrennung des Trägerpolymer-Substrat-Enzym-Konjugats vom Reaktionsmedium wieder leicht vom Substrat abgespalten und auf diese Weise isoliert werden kann. Dies wird z.B. beschrieben in:
US-PS 3 941 657 (D-Aminosäureoxidase) Immobilized Enzymes, Preparation and Engineering, Recent
Advances 1979, J.C. Johnson Solid Phase Biochemistry, Analytic and Synthetic Aspects, W.H. Scouten,
Volume 66
c) Aminosäuren z.B. für die Proteinsynthese (analog dem Merrifield-Harz) siehe z.B. Solid Phase
Biochemistry, Analytic & Synthetic Aspects, W.H, Scouten, Vol. 66
d) Antikörper
e) Antigene
f) Enzyme z.B. aus der Gruppe der Hydroiasen wie:
Proteasen: a-Chymotrypsin, Trypsin, Thermolysin, Pepsin
Acylasen: Lipasen z.B. aus Candida cylindracea oder aus Schweinepankreas
Esterasen: Schweineleberesterase, Cholinesterasen
Amidasen: Penicillinacylase
g) Coenzyme z.B. Adenosintriphosphat (ATP) oder Nicotinamid-Adenin-Dinucleotid (NAD-NADH) US-PS
3 957 748
Besonders geeignet sind Enzyme und Coenzyme. Von den Enzymen lassen sich besonders gut die
Proteasen und Acylasen immobilisieren.
Eine Möglichkeit, katalytisch aktive Verbindungen dauerhaft an einen Träger zu koppeln, ist die
kovalente Bindung. Dazu müssen die reaktiven Gruppen des Trägerpolymers und des katalytisch aktiven
Bausteins, beispielsweise über eine Amin-oder Hydroxyfunktion miteinander reagieren. Dies geschieht a)
durch direkte Umsetzung des gelösten Trägerpolymers mit der katalytisch aktiven Verbindung oder b) für
den Fall, daß die Reaktionsbedingungen der Umsetzung für die katalytisch aktive Verbindung nicht geeignet
sind -nach vorheriger chemischer Modifizierung der reaktiven Seitenkette des Trägerpolymers oder c) unter
gleichzeitiger Zugabe eines "Reaktionsvermittlers".
Ein Beispiel für die direkte Umsetzung des Trägerpolymers mit einem katalytisch wirksamen Baustein
ist im folgenden Reaktionsschema a) dargestellt
a)
Als epoxydhaltige Trägerpolymere können beispielsweise die Polymere eingesetzt werden, die eine
oxiranhaltige Seitenkette aufweisen, z.B. 1,2-Epoxyethane oder 3,4-Epoxycyclohexane.
Für solche katalytisch aktiven Verbindungen, die sich unter den Reaktionsbedingungen von a) nicht
ankoppeln lassen ist es vorteilhaft, die reaktive Seitenkette des Trägerpolymers vor der Umsetzung so zu
verändern (chemisch zu modifizieren), daß die Reaktion unter milderen Bedingungen stattfinden kann
(Reaktionsschema b)). Beispielsweise kann die Epoxydgruppe zunächst hydrolytisch zu einem Diol gespalten werden und anschließend z.B. mit einem Halogencyan, insbesondere Bromcyan zu einem Imidokohlensäurediester umgesetzt werden, der dann unter milden Bedingungen mit der entsprechenden katalytisch
aktiven Verbindung umgesetzt werden kann (s. Reaktionsschema b).
D)
NH - ®
Auch in diesem Fall kann wieder von epoxydhaltigen Trägerpolymeren ausgegangen werden.
Polymere mit carbonsäurehaltiger Seitenkette können beispielsweise in Anwesenheit von Dialkylcarbodiimiden, insbesondere Dicyclohexylcarbodiimid (DCC), mit dem katalytisch aktiven Baustein umgesetzt
werden (Reaktionsschema c). DCC dient in diesem Falle als "Reaktionsvermittler", erleichtert also die
Umsetzung der Carbonsäure mit der Amino-oder Hydroxyfunktion des katalytisch aktiven Bausteins. Die
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Reaktion verläuft nach folgendem Schema:
c)
0
•C^
^OH
|=
^-N~R
+
+
H2N
pH
- ®
4,75r
^ N - R
Trägerpolymer
C
'
BH.R
0
+ o=c
NH - ( £ )
® =
katalytisch
aktive
NHR
Verbindung
R = Ci-C8-Alkyl/-Cycloalkyl
Trägerpolymere mit Amino-, Hydroxy-oder Carbonylgruppen in den reaktiven Seitenketten lassen sich
sntweder direkt nach Reaktionsschema a) oder nach einer der Varianten b) oder c) mit dem katalytisch
aktiven Baustein beladen.
Zur Ankopplung der katalytisch aktiven Verbindungen an das funktionalisierte Trägerpolymere geht man
äm besten so vor, daß man zunächst das Trägerpolymere in einem wäßrigen Lösungsmittel, bevorzugt
Wasser, auflöst und dann die entsprechende katalytisch aktive Verbindung, entweder als Reinsubstanz oder
Bbenfalls in wäßrigem Milieu, bevorzugt in Wasser gelöst, hinzugibt. Der pH-Wert der Lösung sollte dabei
bevorzugt in dem Bereich gehalten werden, in dem die entsprechende katalytisch aktive Substanz und das
Trägerpolymere stabil ist. Dies geschieht zweckmäßig durch geeignete Puffer. Vorzugsbereiche für die verschiedenen Verfahrensvarianten a), b) und c) sind in den jeweiligen Schemata angegeben. Die Reaktionszeit liegt zwischen 0,1 und 70 Stunden, bevorzugt 10 bis 60 Stunden, insbesondere 20 bis 55 Stunden. Die
Reaktionstemperatur sollte zwischen 1 und 35°C, bevorzugt 3 und 30°C, insbesondere 5 und 25°C liegen.
Die molaren Verhältnisse von eingesetztem, gegebenenfalls funktionalisiertem Trägerpolymer und
katalytisch aktiver Verbindung sollten zweckmäßig so bemessen sein, daß pro Mol aktivierter Seitenkette
mindestens ein Mol katalytisch aktive Verbindung vorhanden ist, so daß bei vollständigem Umsatz alle
verfügbaren reaktiven Seitenketten mit der katalytisch aktiven Verbindung substituiert sind. Um zu einem
möglichst vollständigen Umsatz zu gelangen, ist es jedoch vorteilhaft, einen Überschuß an katalytisch
aktiver Substanz einzusetzen. Es kann jedoch, je nach Verwendungszweck, auch durchaus zweckmäßig
sein, nicht sämtliche vorhandenen reaktiven Seitenketten mit den katalytisch aktiven Verbindungen umzusetzen, d.h. man setzt die katalytisch aktiven Verbindungen im Unterschuß ein.
Das erfindungsgemäße Polymerkonjugat wird schließlich ausgefällt, von der Lösung abgetrennt und
gegebenenfalls durch ein-oder mehrfaches Umfällen gereinigt. Das Ausfällen geschieht durch Temperaturerhöhung und/oder Saizzugabe.
Das Lösungsverhalten der erfindungsgemäßen Polymerkonjugate in Wasser wird von zwei Strukturelementen, der hydrophilen und der hydrophoben Seitenkette des Trägerpolymers bestimmt.
Die thermische Ausfällung der erfindungsgemäßen Polymerkonjugate ist vollständig reversibel. Einmal
erreicht, ist sowohl die gelöste als auch die ausgefällte Form des Polymers relativ stabil.
Es bestehen nun zwei Möglichkeiten zur Ausfällung des Polymerkonjugats. Entweder erhöht man die
Temperatur bei gegebener Salzkonzentratin, oder man setzt bei gegebener Temperatur (z.B. Raumtemperatur) der Lösung Salz zu. In beiden Fällen kommt es zur Phasentrennung, wenn durch den Einfluß der
Temperatur oder der Salze die Solvathülle so stark destabiiisiert ist, daß der Einfluß der hydrophoben
Gruppen dominiert.
In Gegenwart von Salz, z.B. NaCI verringert sich die Wasserlöslichkeit des Polymerkonjugats. Es zeigt
sich, daß ein linearer Zusammenhang zwischen der Salzkonzentration und der Löslichkeit des Polymerkonjugats besteht.
Für jede Temperatur, die kleiner als die kritische Lösungstemperatur des Polymerkonjugats in reinem
Wasser ist, kann durch Zugabe einer kritischen Salzkonzentration die Solvathülle der Makromoleküle so
weit abgebaut, d.h. destabilisiert werden, daß es zur Phasentrennung kommt.
Jedes Salz, bzw. jedes Ion besitzt ein charakteristisches Flockungsvermögen. Stark solvatisierte Ionen
haben eine große dehydratisierende Wirkung und bewirken schon in kleiner Konzentration eine Ablösung
der makromolekularen Solvathülle. Um die gleiche Wirkung mit schwach solvatisierten ionen zu erzielen,
8
0 277 473
5
10
rs
20
25
30
35
40
45
50
55
müssen diese in größerer Menge zugesetzt werden. Fällungsversuche mit Na*"-und NH^~
-Ionen
bestätigen dies. Das Flockungsvermögen weiterer Ionen kann aus der lyotropen Reihe von F. Hofmeister
(R. BrdiS ka, Grundlagen der physikalischen Chemie, 15. Auflage, VEB Deutscher Verlag der Wissenschaften, Berlin 1982, S. 668-672) abgeschätzt werden:
Reihenfolge mit abnehmendem Fällungsvermögen
Ca2+', Na1", K1", NH4
Anionen: CO | ,SO 42- ,PO
, Acetat , Cl , Br , J Kationen: Mg2*,
Erfindungsgemäß eignen sich sämtliche mögliche Kombinationen von Kat-und Anionen aus obiger
Tabelle, z.B. Calciumchlorid, Natriumsulfat, Natriumacetat, Natriumchlorid, Natriumbromid, Natriumjodid,
Kaliumchlorid, Kaliumbromid, Kaliumjodid, Kaliumsulfat, insbesondere Natriumchlorid.
Auch in Gegenwart von Salzen ist die Ausflockung des erfindungsgemäßen Polymerkonjugats vollständig reversibel. Ändert man die Parameter Temperatur und/oder Salzkonzentration so daß der hydrophile
Einfluß überwiegt, wird das Polymerkonjugat wieder vollständig gelöst.
In Figur 2, die die Abhängigkeit der Trübung von der Temperatur zeigt, ist dies anhand einer 0,1 %igen
Lösung des Polymerkonjugats aus Beispiel 7 dargestellt. Die Trübung wurde photometrisch bestimmt. Eine
Trübung von 100 % entspricht einer vollständigen Ausfällung des Polymerkonjugats.
Zur Ausfällung des erfindungsgemäßen Polymerkonjugats können der Lösung 2 - 90 Gew.-%, bevorzugt 5-70 Gew.-% - bezogen auf die Masse des gelösten Polymerkonjugats -Salz, bevorzugt als Feststoff
aber auch in gelöster Form, zugegeben werden.
Als Lösungsmittel für die erfindungsgemäßen Polymerkonjugate eignen sich außer Wasser auch
wäßrige Lösungen, die bis zu 20 Gew.-% eines mit Wasser vollständig und unbegrenzt mischbaren organischen Lösungsmittels wie Methanol, Ethanol oder Aceton enthalten.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Polymerkonjugate liegt hauptsächlich in ihrer Wasserlöslichkeit und
ihrer einsteilbaren reversiblen Ausfällbarkeit. Selbst nach mehrmaligem "Gebrauch", also nach mehrmaligem Auflösen und Wiederausfällen, nimmt die Aktivität der an diese Trägerpolymere gebundenen kataiytisch aktiven Substanzen nur unwesentlich ab (s. Beispiel 9).
Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Polymerkonjugate sind katalytische Reaktionen von immobilisierten
Enzymen
Coenzymen
Antikörpern
Antigenen
Affinitätsmaterialien
Aminosäuren
Metallen oder Metallkomplexen (Chiralika)
in homogener Phase möglich, wobei das eingesetzt katalytisch aktive Material wiedergewonnen und
mehrmals eingesetzt werden kann. Dadurch werden die Nachteile der heterogenen Katalyse wie:
- Schlechte Ausnutzung des vorhandenen Katalysators
- Diffusionshemmung (gerade hochmolekulare Teilchen erreichen den Katalysator nur schlecht)
- Eventuelle Desaktivierung des Katalysators durch pH-Gradient
- Limitierung der Edukt-und Produktgröße durch die Porengröße des Trägermaterials
- Verminderung der Aktivität durch Porenverstopfung vermieden, und die Vorteile der homogenen Katalyse
wie:
- Hohe Reaktionsgeschwindigkeit
- Abbau und Modifizierung hochmolekularer Substrate
- Herstellung hochmolekularer Produkte
- Reaktionen mit unlöslichen Produkten
können voll genutzt werden, ohne dabei auf die bisher übliche aufwendige Abtrennung zurückgreifen zu
müssen.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen näher erläutert.
Beispiel 1
4,2 g N-Isopropylacrylamid, (NIPAM) und 0,76 g Acrylsäuremethylester (AME) werden in 50 ml
entgastem Wasser gelöst. Die Monomerlösung wird auf 15°C unter Sauerstoffausschluß temperiert. Um die
Polymerisation zu starten, wird zunächst 1 ml 0,5 Gew.-% Ammoniumperoxodisulfat und 1 ml 0,5 Gew.-%
Natriumthiosulfit als wäßrige Lösung zu der Monomerlösung gegeben.
Nach 96 Minuten wird die Polymerisation durch Einblasen von Luft abgebrochen.
9
3 277 473
Allgemeine Aufarbeitung:
Ohne zu rühren, erwärmt man die Reaktionslösung, bis eine Trübung entsteht, und fügt unter heftigem
Rühren kristallines Natriumchlorid hinzu. Das Polymer fällt aus, man dekantiert vom Feststoff ab und fällt
das Polymer noch zweimal aus wäßriger Lösung wie beschrieben aus.
Ausbeute 65 % (Polymer 1)
w
Beispiel 2-4
Entsprechend Beispiel 1 werden Copolymere mit unterschiedlichen Monomergehalten entsprechend
nachfolgender Tabelle 1 synthetisiert.
1
Tabelle
Polmyer
Konzentration
Polymerisierungstemperatur
[g]
Reaktionszeit
(min)
'C
Ausbeute
%
Zusammensetzung des
Polymeren*
Gew.-#
NIPAM
AME
1
4,2
0.76
15
96
65,1
2
3,6
1,25
5
65
8,9
73/27
3
3,25
1,32
15
253
85,9
83/17
4
3,22
1,66
15-5
240
52,1
69/31
* Die
Polymerzusammensetzung
Spektroskopie
in
wurde
Deuterochloroform
mittels
als
92/8,1
ProtonenresonanzLösungsmittel
bestimmt .
Beispiel 5
40
Man verfährt analog Beispiel 1 unter Verwendung der Monomere N-Isopropylacrylamid (4 g) und
Methacrylamid (0,6 g). Nach 300 Minuten wird die Polymerisation durch Einblasen von Sauerstoff gestoppt.
Ausbeute nach Reinigung 52,4 % (Polymer 5)
45
Beispiel 6-8
50
55
10
0 277 473
Herstellung von Copolymeren mit Oxirangruppen.
gen:
Man verfährt analog Beispiel 1 unter den in nachfolgender Tabelle 2 aufgeführten Reaktionsbedingun-
Tabelle
2
Polymer
NIP AM
[g]
GMA
[g]
Polymerisierungstemp.
[*C]
Reactionszeit
[min]
Epoxidgehalt
Gev.-#
6
5,4
0,14
25
40
4
7
5,4
0,11
20
240
4
8
5,4
0,29
4
40
22
Die Polymerisation wurde in jeweils 60 ml Wasser mit 1 ml Ammoniumperoxodisulfat (0,5 Gew.-%), 1
ml Natriumthiosulfit (0,5 Gew.-%) für Polymer 6 und Polymer 7 bzw. 1 ml Ammoniumperoxodisulfat und 0,5
ml Natriumthiosulfit (für Polymer 8) durchgeführt.
Reinigung der Copolymere 6 - 8:
2 Teile der Polymerisationslösung werden mit 1 Teil Aceton versetzt. Unter starkem Rühren gibt man
12 Teile Diäthylether hinzu. Das Polymer fällt aus und die in der Etherphase gelösten Monomere werden
abdekantiert. Die feuchte Polymermasse wird in wenig Aceton gelöst und in Diäthylether ausgetropft. Dieser
Vorgang wird mehrmals wiederholt, das Produkt anschließend abgesaugt und im Vakuum bei Raumtemperatur getrocknet.
Bestimmung des Epoxidgehaltes:
Der Epoxidgehalt der erhaltenen Copolymere wurde titrimetrisch bestimmt. 0,5 g Copolymer werden in
50 ml destilliertem Wasser gelöst und mit 0,01 normaler Natronlauge auf pH 7,0 eingestellt. Anschließend
gibt man 15 ml einer 0,13 molaren Thiosulfatlösung hinzu und hält durch Zugabe von 0,01 normaler
Salzsäure den pH-Wert auf 7 konstant (Autotitration).
Beispiel 9
Jeweils 1 g Polymer aus den Beispielen 6 bis 8 werden in 100 ml 0,05 molaren Phosphatpuffers (pH
7,0) bei Raumtemperatur gelöst. Dazu gibt man 0,4 g (Beispiel 6), 0,47 g (Beispiel 7) und 0,5 g (Beispiel 8)
Trypsin. Man rührt anschließend 24 Stunden bei 15°C. Die Reinigung des Polymer-Enzym-Konjugats wird
wie in Beispiel 1 beschrieben, durchgeführt. Die erhaltenen Aktivitäten, gemessen in Units pro Gramm
Polymer, in Abhängigkeit von den Fällungen sind in Figur 3 gezeigt.
Die Enzymaktivität des Konjugats im Vergleich zu dem freien Trypsin wird an der hydrolytischen
Spaltung von N-Benzoyl-L-Argininethylester in 0,05 molarem Tris-Puffer (pH 7,5/unter Zusatz von 5 mmol
Calciumchlorid) bestimmt. Eine Unit ist definiert als: 10 6 Mol/min. hydroiysiertem N-Benzoyl-L-Argininethylesterhydrochlorid.
11
J 277 473
3eispiel 10
1 g Polymer 8 aus Beispiel 8 werden in 100 ml 2-[4-(2-Hydroxyethyl)-1-piperazinyl]-ethansulfonsäure3uffer (HEPES-Puffer) bei Raumtemperatur gelöst (pH 7,3). Dazu gibt man 0,8 g Thermolysin und rührt 48
Stunden bei 4°C. Anschließend wird die Lösung auf 30° erwärmt und durch Zugabe von Natriumchlorid das
3olymer-Enzym-Konjugat ausgefällt. Dieser Vorgang wird so oft wiederholt (ca. 5 Mal) bis die UV\bsorption der Waschlösung bei 280 nm konstant bleibt.
\usbeute: 1,15 g; enthält 30 Gew.-% Thermolysin
Zur Bestimmung der Aktivität wurde die hydrolytische Spaltung von 3-(2-Furylacryloyl)-glycyl-L-leucinanid (FAGLA) benutzt.
Dieses Verfahren wird in Biochemical and Biophysical Research Communications, Vol. 32, (1968), S.
326-332, J. Feder beschrieben.
Durchführung:
1,5 ml Substratlösung (2,45 10 3 molar) in 0,001 molarem Phosphatpuffer (pH 7,2) werden 3-10 mg
=olymer zugegeben. Nach 10 Minuten rühren bei Raumtemperatur gibt man 50 ml 1N Salzsäure zu. Die
Spaltaktivität wird durch HPLC an einer Reverse Phase Säule bestimmt.
Seispiel 11
0,5 g Polymer aus Beispiel 8 werden in 50 ml 0,05 molarem Phosphatpuffer (pH 7,0) gelöst. Dazu gibt
-nan 0,4 g Lipase aus Candida cylindracea und fixiert bei 5°C. Das Polymer-Enzym-Konjugat wird
Besprechend Beispiel 1 aufgearbeitet.
Beispiel 12
0.208 g Polymer aus Beispiel 8 werden in 40 ml Wasser, daß 5mM Calciumchlorid enthält, gelöst. Dazu
gibt man ca 16 mg Cyclodestrin-glycosyltransferase (EC 2.3.1.19) aus Bacillus-macerans und inkubiert 18
Stunden bei 15°C und 50 Stunden bei 5°C.
Um das Polymer-Enzym-Konjugat von nicht gebundenem Enzym zu befreien, wird es 7 Mal entsprechend Beispiel 1 ausgefällt.
Die Aktivität der Cyclodextrin-glycosyltransferase wurde wie folgt bestimmt.
0.1 g Polymer-Enzym-Konjugat werden in 5 mM Phosphatpuffer pH 7.0 und 5 %iger Stärkelösung
(Kartoffelstärke (R)Paselli) bei 25 °C gespalten.
Die Bestimmung der gebildeten a-, ß-und 7-Cyclodextrine wurde mittels HPLC mit Acetonitril-Wasser
(68:32) durchgeführt. Das Immobilisat zeigt die gleiche Produktverteiiung von a-, ß-und 7-Cyclodextrin wie
das lösliche Enzym. Für das Enzym Polymer-Konjugat wurde so eine Aktivität von 450 units/g Polymer
erhalten.
Ansprüche
1. Wasserlösliches Polymerkonjugat, bestehend aus einem Trägerpolymeren und einer chemisch daran
gebundenen katalytisch aktiven Verbindung, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymerkonjugat aus einem
wasserlöslichen, aus wäßriger Lösung durch Temperaturerhöhung und/oder Salzzugabe reversibel
ausfällbaren Trägerpolymeren und einer katalytisch aktiven Verbindung besteht.
2. Polymerkonjugat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerpolymer einen Fällpunkt
von 10-80°C besitzt.
3. Polymerkonjugat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die katalytisch aktive Verbindung
ein Enzym, Coenzym, Antigen, Antikörper, Metall, Metallkomplex, Affinitätsmaterial, oder eine Aminosäure
ist.
4. Polymerkonjugat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerpolymer wiederkehrende
hydrophile oder hydrophobe Monomereinheiten enthält.
12
0 277 473
5. Polymerkonjugat nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerpolymer
außerdem noch wiederkehrende aktivierte Monomereinheiten enthält.
6. Polymerkonjugat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerpolymer Methyl-oder nPropylceilulose ist.
7. Polymerkonjugat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerpolymer aus mindestens
einer wiederkehrenden Monomereinheit ausgewählt aus den Verbindungen der Formel I
H2C
=
C = 0
(I)
wobei
R1 und R3 gleich oder verschieden sind und Wasserstoff oder geradkettiges oder verzweigtes Ci-CrAlkyl
und
R2 geradkettiges oder verzweigtes CrC3-Alkyl bedeutet
und mindestens einer weiteren wiederkehrenden Monomereinheit, ausgewählt aus den Verbindungen der
Formel II, III und IV,
H2C
= C
= C
H2C
C=0
X
H2C
Nc=o
(II)
= C
xr5
(IV)
(III)
T
V
wobei
R1 wie zu Formel I angegeben definiert ist
R" eine hydrophobe Gruppe ist und geradkettiges CrCe-Alkyl, welches im Falle der C3-C6-Alkylreste auch
verzweigt oder cyclisch sein kann,
R5 eine aktivierte Gruppe ist und 3,4-Epoxicyclohexyl oder ein Substituent der Formel V,
0
(V)
V
wobei
A Sauerstoff, Schwefel oder eine NH-Gruppe und
R6 ein -(CH2)„-Z-Rest,
worin
n eine Zahl von 1 bis 6 und
Z Amin, Hydroxyd, Carboxyl, Carbonyl oder 1,2-Epoxyethan
bedeutet,
ist,
X eine hydrophile Gruppe ist und eine OH-, NHroder SH-Gruppe und
Y Sauerstoff oder Schwefel
bedeutet, besteht.
13
) 277 473
8. Polymerkonjugat nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Tragerpolymere aus einer
wiederkehrenden Monomereinheit, gemäß Formel I sowie aus einer weiteren wiederkehrenden MonomerEinheit gemäß Formel IV und 0 bis 2 weiteren wiederkehrenden Monomereinheiten, ausgewählt aus den
Verbindungen der Formel II und III besteht.
9. Polymerkonjugat nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet daß das Trägerpolymere eine wieder<ehrende Monomereinheit, ausgewählt aus den Verbindungen der Formel II und III enthält.
10. Polymerkonjugat nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
R1 Wasserstoff, Methyl oder Ethyl,
R2 n-oder i-Propyl,
R3 Wasserstoff, Methyl oder Ethyl,
R4 geradkettiges oder verzweigtes CrGrAlkyl,
R5 3,4-Epoxycyclohexan oder ein Substituent der Formel VI, wobei
Rs ein-{CH2)n-Z-Rest, mit n = 1 bis 3 und
Z Carbonyl oder 1,2-Epoxyethan bedeutet und
<\ Sauerstoff oder eine NH-Gruppe ist,
X eine OH-oder NHrGruppe und
V Sauerstoff
bedeutet.
11. Polymerkonjugat nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung gemäß Formel I
N-Isopropylacrylamid oder N-Isopropylmethacrylamid, die gemäß Formel II Methacrylamid, die gemäß
Formel III Acrylsäuremethylester und die gemäß Formel IV Glycidylmethacrylat oder Glycidylacrylat ist.
12. Polymerkonjugat nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewichtsanteil mindestens
siner der Verbindungen gemäß Formel II, III und IV 0,2-80 %, bezogen auf das Gewicht der Monomereinheit gemäß Formel I beträgt.
13. Polymerkonjugat nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewichtsanteil der Monomereinheit gemäß Formel IV 0,2-15 %, bezogen auf das Gewicht der Monomereinheiten gemäß Formel I und II
oder III, beträgt.
14. Polymerkonjugat gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die katalytisch wirksame
Verbindung über die aktivierte Gruppe der Monomereinheit gemäß Formel IV chemisch gebunden ist.
15. Verfahren zur Herstellung der Polymerkonjugate gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
man das wasserlösliche, aus wäßriger Lösung durch Temperaturerhöhung und/oder Salzzugabe reversibel
ausfällbare Trägerpolymer mit einer katalytisch wirksamen Verbindung umsetzt.
16. Verwendung der Polymerkonjugate gemäß Anspruch 1 in der homogenen Katalyse.
17. Verwendung der Polymerkonjugate gemäß Anspruch 1 in der homogenen Biokatalyse.
14
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